第二章+解析函数的积分
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《工程数学-复变函数与积分变换》课后习题详解 吉林大学数学学院 (主编:王忠仁 张静)高等教育出版社 习题一(P12)1.1 对任何z ,22z z =是否成立?如果是,就给出证明。
如果不是,对哪些z 值才成立?解:设z x iy =+,则2222z x y xyi =-+,222z x y =+;若22z z =成立,则有22222x y xyi x y -+=+,即222220x y x yxy ⎧-=+⎨=⎩,解得0y =,即z x =。
所以,对任何z ,22z z =不成立,只对z 为实数时才成立。
1.2 求下列各式的值:(1)5(3)i -; (2)6(1)i +; (3)61- ; (4)13(1)i -。
解:(1)因为632ii eπ--=,所以5555566631(3)223232()16(3)22i i i i e e e i i πππ--⨯-⎛⎫-====--=-+ ⎪⎝⎭(2)因为412ii e π+=,所以63663442(1)2288i i i e e e i πππ⨯⎛⎫+====- ⎪⎝⎭(3)因为1cos sin i ππ-=+,所以()166221cos sin cossin66k k k w i i ππππππ++=-=+=+,其中0,1k =;即031cossin6622w i i ππ=+=+,1cos sin 22w i i ππ=+=, 25531cossin 6622w i i ππ=+=-+,37731cos sin 6622w i i ππ=+=--,433cossin 22w i i ππ=+=-,5111131cos sin 6622w i i ππ=+=-。
(4)因为12cos()sin()44i i ππ⎡⎤-=-+-⎢⎥⎣⎦,所以11362244(1)2cos sin 33k k k w i i ππππ⎡⎤-+-+⎢⎥=-=+⎢⎥⎢⎥⎣⎦,其中0,1,2k =;即1602cos()sin()1212w i ππ⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦,161772cos sin1212w i ππ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦,162552cos sin 44w i ππ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦。
第一章 复述和复变函数 1.5连续若函数)(x f 在0z 的领域内(包括0z 本身)已经单值确定,并且)()(0lim 0zf z f z z =→,则称f(z)在0z 点连续。
1.6导数若函数在一点的导数存在,则称函数在该点可导。
f(z)=u(x,y)+iv(x,y)的导数存在的条件 (i)x u ∂∂、y u ∂∂、x v ∂∂、yv ∂∂在点不仅存在而且连续。
(ii)C-R 条件在该点成立。
C-R 条件为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂-=∂∂∂∂=∂∂y y x u xy x v y y x v x y x u ),(),(),(),( 1.7解析若函数不仅在一点是可导的,而且在该点的领域内点点是可导的,则称该点是解析的。
解析的必要条件:函数f(z)=u+iv 在点z 的领域内(i)x u ∂∂、y u ∂∂、x v ∂∂、yv ∂∂存在。
(ii)C-R 条件在该点成立。
解析的充分条件:函数f(z)=u+iv 在领域内(i)x u ∂∂、y u ∂∂、x v ∂∂、yv∂∂不仅存在而且连续。
(ii)C-R 条件在该点成立。
1.8解析函数和调和函数的关系 拉普拉斯方程的解都是调和函数:22x u ∂∂+22y u∂∂=0 ①由此可见解析函数的实部和虚部都是调和函数。
但是任意的两个调和函数作为虚实两部形成的函数不一定是解析函数,因为它们不一定满足C —R 条件。
②当知道f(z)=u(x,y)+iv(x,y)中的u(x,y)时,如何求v(x,y)?通过C —R 条件列微分方程 第二章 复变函数的积分 2.2解析函数的积分柯西定理:若函数f(z)在单连区域D 内是解析的,则对于所有在这个区域内而且在两个公共端点A 与B 的那些曲线来讲,积分⎰BAdz z f )(的值均相等。
柯西定理推论:若函数f(z)在单连区域D 内解析,则它沿D 内任一围线的积分都等于零。
⎰=Cdz z f 0)(二连区域的柯西定理:若f(z)在二连区域D 解析,边界连续,则f(z)沿外境界线(逆时针方向)的积分等于f(z)沿内境界线(逆时针方向)的积分。
11 27、第二章 解析函数习题详解1、(1) f 1(z )= z 4在定义域(-,+) 内连续;2) f 2(z ) =4z +5在定义域(-,+)内连续; 1在定义域-, 3,3, +内连续。
- 4, v = 16u + 64, 为一抛物线。
4、(1)w = z 3,则w = (2i )3= -8i , w =( 2+2i )3=2 2+12i -12 2-8i =-10 2+4i ;5、 f (z )=Re z =x ,当 y →0时, f (z )→1;当x →0时, f (z )→0,因为极限不等, z x + iy 所以当z →0时, f (z )极限不存在。
1在原点处不连续,故 w =i arg z +1 在负实轴上与原点 zz3) f 3 (z )= 22、w = z2u =x 2-y 2v = 2 xy u =x 2 -4,把直线C :y =2映射成:u =x -4v = 4 xvx = ,代入第一个式子,4u =3、1zw = = = z zzx - iy22,x + yv =x 22 x + y-y 22 x + y把直线C :x =1映射成,:vu =v =1 1+y 2-y 1+y 21-u u 2u= (1- u ) u v 2 + u 22)w = z 3,像域为0arg w 26、i arg z 在负实轴上与原点处不连续, 处不连续。
f (z +z )- f (z )z →0z= limz →0(z +z )2zy 2 = 1 -1 = u为一个圆周。
uz 2-(z +z )2z 2(z +z )2z 2 -z 2 -2z z -z 22= lim = lim = - 。
z →0 z z →0z 2(z +z )2zz 38、(1) f (z ) =5-3z +5z 2,在(-,+)内解析,且导数为 f (z ) = -3+10z ;12、(1) z =e 1-2i =ecos -i sin=-ei ;1222) f (z )=1 1 1z 4 -1 (z 2 -1)(z 2 +1) (z -1)(z +1)(z +i )(z -i )在(-,+)内除z =1,5z +431 1 5 3) f (z )= z +4,在(-,+)内除z = - 3外解析, f (z )=1+ 2 =1+ 52z + 32 2 2z +32 2(2z +3)且导数为: f(z )= 1(2z +3)-2(-2)=-5 (2z +3)29、(1) f (z )=Im z = y 在z 平面上的点点不可导,不解析(因柯西-黎曼条件不满足);2) f (z )= z 4 ,在平面上的点解析。